시야각과 초점 거리는 렌즈에 있어서 가장 중요한 두 가지 개념입니다. 초점 거리는 렌즈의 특성을 정의하지만 시야는 특정 기타 매개변수에 따라 달라질 수 있습니다. 그리고 임베디드 비전 애플리케이션을 위한 렌즈를 선택할 때 원하는 시야각을 얻을 수 있도록 센서에 적합한 렌즈를 선택해야 합니다.
이 기사에서는 초점 거리와 시야각이 무엇인지, 이들의 차이점을 알아보고, 임베디드 비전 용도를 위한 렌즈를 선택할 때 두 개념을 철저하게 이해하는 것이 왜 중요한지 알아보겠습니다.
시야각란 무엇입니까?
시야각은 카메라가 초점을 맞추거나 캡처할 수 있는 장면의 최대 영역입니다. 각도로 표시됩니다. 측정 방법에 따라 FOV는 아래 이미지와 같이 수직, 수평 또는 대각선으로 표시될 수 있습니다.
Figure 1: Different types of FOV
FOV 계산 방법
렌즈의 FOV는 아래 공식을 사용하여 계산됩니다.
Where,
AFOV – 각도 시야
HFOV – 렌즈를 통해 보이는 물체의 너비
작동 거리(WD) – 렌즈와 물체 사이의 거리
그러나 대부분의 경우 렌즈의 FOV는 DFOV(Diagonal Field of View)를 사용하여 표현됩니다. 따라서 DFOV 값도 계산해야 할 수도 있습니다. 그것이 어떻게 이루어지는지 살펴보겠습니다.
일반적으로 수평 치수(HFOV에 불과함)와 작동 거리에 값이 지정됩니다. 이를 사용하여 AFOV를 계산할 수 있습니다.
이 작업이 완료되면 AFOV를 계산하는 데 사용되는 공식을 아래와 같이 반전시킵니다.
이제 위의 방정식에서 HFOV를 DFOV로 대체하여 DFOV를 계산할 수 있습니다. AFOV와 작동 거리는 알려진 엔터티이므로 이를 사용하여 DFOV를 파생할 수 있습니다
마찬가지로 VFOV 또는 수직 시야는 동일한 방정식에서 HFOV를 VFOV 값으로 대체하여 계산할 수 있습니다.
초점 거리란 무엇입니까?
이제 초점 거리를 살펴보겠습니다.
초점 거리는 렌즈를 정의하는 속성입니다. 렌즈와 센서면 사이의 거리로, 렌즈가 물체에 무한대 초점을 맞출 때 결정됩니다. 일반적으로 밀리미터로 표시됩니다. 그 값은 렌즈의 곡률과 재질에 따라 달라집니다.
시야각과 초점 거리 – 그것들의 관계
다음 방정식은 시야와 초점 거리 사이의 관계를 보여줍니다.
여기서 f는 렌즈의 초점 거리이고 h는 센서 크기입니다.
이 방정식을 통해 초점 거리가 짧을수록 AFOV가 넓어지고 그 반대의 경우도 마찬가지라는 것을 알 수 있습니다. 이는 아래 그림에 명확하게 설명되어 있습니다.
Figure 2: Focal Length and AFOV
시야각과 초점 거리의 관계를 이해하는 것의 중요성
임베디드 비전에서는 대부분의 경우 이미지 센서가 먼저 선택됩니다. 즉, 렌즈 선택은 사용하는 센서에 따라 크게 결정됩니다(AFOV는 센서 크기에 따라 달라지므로). 특정 센서 크기에 대해 더 넓은 FOV를 달성하려면 초점 거리가 짧은 렌즈를 사용해야 하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 그러나 초점 거리를 한 지점 이상으로 짧게 만들 수는 없으므로 센서 크기를 늘리는 것도 더 넓은 FOV를 달성하는 데 도움이 됩니다.
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Prabu는 e-con Systems의 최고 기술 책임자이자 카메라 제품 책임자이며 임베디드 비전 분야에서 15년 이상의 풍부한 경험을 갖고 있습니다. 그는 USB 카메라, 임베디드 비전 카메라, 비전 알고리즘 및 FPGA에 대한 깊은 지식을 제공합니다. 그는 의료, 산업, 농업, 소매, 생체 인식 등 다양한 분야에 걸쳐 50개 이상의 카메라 솔루션을 구축했습니다. 그는 또한 장치 드라이버 개발 및 BSP 개발에 대한 전문 지식을 갖추고 있습니다. 현재 Prabu의 초점은 새로운 시대의 AI 기반 애플리케이션을 지원하는 스마트 카메라 솔루션을 구축하는 것입니다.